聚赖氨酸碳点及其复合水凝胶的制备与性能研究

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细菌感染一直以来都是阻碍伤口愈合的最大障碍,细菌的滋生会使伤口发炎,加重伤势,随着细菌不断发展形成的细菌生物膜还可以通过胞外聚合物进一步加速细菌的繁殖,造成伤口溃烂,化脓等危重情况。碳点(CDs)是一种新型碳纳米材料,具有优异的荧光性,水稳性,结构可调控性以及生物相容性,近几年来,CDs在抗菌领域的开发被广泛报道。水凝胶由于具有多孔性,柔韧性以及吸水和持水性等优点,被广泛应用于医用外科伤口敷料。具有抗菌性能的水凝胶更是可以有效避免伤口感染,减轻患者的痛苦。因此,通过选择合适的前体或巧妙的设计,制备具有抗菌性能的水凝胶具有重要现实意义。本论文中,我们首先通过一步热解法制备出具有高效抗菌及抗生物膜性能的ε-聚赖氨酸碳点(PL-CD),进一步利用PL-CD与天然聚合物氧化多聚糖制备伤口敷料水凝胶,开发出可注射自愈合且具有高效抗菌性能的碳点复合凝胶。具体研究内容如下:1、选择生物相容性良好,来源广泛,具有广谱抗菌性能的ε-聚赖氨酸为前驱体,通过一步热解法制备PL-CD,并探究最佳制备条件。对PL-CD的形貌与结构进行表征,对其荧光性能,抗菌活性,抗生物膜性能以及生物相容性进行综合评估。抗菌实验表明,相比于原料聚赖氨酸,PL-CD对革兰氏阳性金黄色葡萄球菌表现出更优异的抗菌活性,对革兰氏阴性大肠杆菌也具有一定抑菌效果。更重要的是,PL-CD可以有效破坏成熟金黄色葡萄球菌的生物膜,在抗菌及抗生物膜领域表现出良好的发展前景。2、将天然聚合物葡聚糖氧化制备氧化葡聚糖(ODA)用以提供醛基(-CHO),利用PL-CD表面丰富的氨基(-NH2)与ODA分子链上的-CHO,通过席夫碱反应制备ε-聚赖氨酸碳点复合氧化葡聚糖(PL-CD@ODA)水凝胶。FTIR,XPS,UV-Vis和SEM等测试表明,PL-CD可作为节点,凭借亚胺键(-C=N-)将ODA聚合物链连结起来,构建出具有三维网状结构的水凝胶。此外,对PL-CD@ODA水凝胶的凝胶时间,吸水性,降解性,流变性,可注射性,自愈合性以及抗菌性能等进行评估,该PL-CD@ODA水凝胶表现出良好的可注射性,自愈合性以及高效的抗菌性能。据我们所知,利用抗菌性碳点与一种聚合物直接制备具有抗菌性能的水凝胶目前还未被报道,PL-CD@ODA水凝胶的成功制备为开发具有抗菌性能的伤口敷料水凝胶提供了新思路。
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